无线供电系统论文

1、电子综合设廿论文颗目简易无线供电系铳徐爪31学号 1312270122班级 时间简易无线供电系统搆要目前，手机、MP3HI笔记本电Ifi等便携式电子设备进行充电壬要采 用的是一端连接交流电源。另一端连接便携式电子设备充电电池的传统充电方 式。这种方武有很多不利的地方，首先频繁的插抜很容易损坏接头。另外也可能 带来触电的危险。因此，非接触式感应充电器在上个世纪末期逆生，凭借其携带 方便、成本低、无需布线等优势迅速受到各界关注。因It实现无线充电，便干 携带成为充电系筑的研究方向之一。本文设计了 一种简单实用的无线俱电系貌。通11线圈将电能以无线方武传输 给用电设备。只需将用电设备赦在侯电系貌允许

2、的范围内上即可对其aiTift电。 实验证明，该系统能做到将多个供电设备同一充电平台上同时充电,免去接线的关键词无线侠电传能感场三极管Abstract: At present, mobile phones, MP3 and laptop computers and other portable electronic devices are mainly used for charging the end connected to AC power. The other end of the portable electronic devices connected to the traditi

3、onal charging method of rechargeable batteries. This approach has many disadvantages, the first frequent plug is easy to damage the connector. There is also a risk of electric shock. Therefore, the non-contact induction charger was born in the late last century, with its easy to carry, low cost, no

4、wiring and other advantages quickly attracted attention from all walks of life. Therefore To achieve wireless charging, easy to carry the charging system into one of the research.This paper designs a simple and practical wireless power supply system. Through the coil to wirelessly transmit electrica

5、l energy to the electrical equipment. Simply put the electrical equipment within the power supply system to allow the scope of its power supply. Experiments show that the system can be more than one power supply equipment on the same charging platform at the same time charging, eliminating the wirin

6、g troubles.Key WOrdS: Wireless power supply Transmission Magnetic field Transistor系统的方法及辩证。1) 供电技术：该技术主要应用电施感应定律，其典型的应用就是我们日常生活中常见的变压器。图1表示了变压器的梅造。将两个线圏绕制在同一 个磁芯上面，线圈通过魏芯进行紧耦合。肖初级Siam上交流电压的时候， 交变电流在龜芯中产生变化的龜场，通过次级线圏并在次级线團两端感应出 交流电压。两个线圏在电气上是隔离的，迪种其实也扬于无线电力传输。只 不il必须要绒持一个輔通的磁路罢了。后来人们把初级和次级线圈分开一小 段距离，

7、使得两个範芯在物理上也是隔离的。这样变压器结沟成了真正的无 线供电结构。2）激光式无线供电技术：激光拥有很強的方向性、能量非常集中，能舉传送大量的能量，可以在很好的效率下传送能量。激光无线供电不存在干扰通信卫 星的风险使用B!波却存在这种问题。驛常是是物It岀观在传输路径上会影响激光与接收装置之间的能量交换，激光极强的方向性同时也总味着 其能量只能沿着直线传聃，任何隔在激光传输路径上的障碍物部会导致激光 传聯效率的降低。使用激光可以诱il云层朋光能量估廿会在传输il程中消耗 掉一半。另外，大功率的激光照射在物体上会使物体自身温度迅速上升， 板易引起火灾，朋射在动物服啃上则会使服睛失明。所以激光

8、无线佻电一般 不适合民用，多用于太空中,卫星之间的能量传输4。3）基于强荊合誉谓振成的供电技术:基于强耦合磁谐振式充电技术是目前民用领域内最受欢迎的无线哄电技术。该技术以其助率适中，传输距离适中，生态友好，对人体无危害，技术实现较简单等优势迅速占领市场。并且在2010 年期间，由无线充电（WPT） K合名家国际知名企业制定了相关的国际 标准_Qi标准。二.无线供电的历史、发展与现状实际上无线侯电的设想早在一百多年前就已经岀现。在1890年，尼古拉特 斯应，逆（5现代交流电系统的奠基者就开始构想无线供电方法，最后提出了一个 非常宏大的方案一把地球作为内导体、距离地面约60 km的电离层作为外导

9、体，在地球勺电离层之间建立起大约8 Hz的低龍共振，再利用坏绕地球的表面 电磁波来远距离传输电力。到了 20世纪20年代中期，日本的H. Yagi s. Uda比述了无线供电闵念的可fill; 2 0世纪30年代美国的学者开始研究不利用导线去点亮电灯的输电方 案。师着大功率、高效率真空电子管攒波源的研制成M, 20世纪60-70年代， Raytheon公司的William C. Brown做了大量的无线供电方面的研究工作，便得这 一换念变成实騎结果，奠定了现代无线供电的实验基础。他所演示的直流一直流 转换效率在54%左右。2000年以后，无线充供电新技术強来越额繁地在各大通信技术展、电源新 技

10、术展上露面，各大公司也纷纷推岀自己的研究成果。2007年6月，麻省理工 大学的Marin Sohjacic和他的研究01臥公开做了 一个演示，他们给一个直g 60 cm 的线圈通电，自亮了大约2m之外连接在另一f线圈上的60wtT泡。在2008年 8月的英特尔开发者论折上,西雅图实验室的约书亚史密斯(Joshua R. Smith) 领导的研究小组再次向公众展示了泄项基于“8帮合共振”原理的无线供电技术, 在展示中成助地点亮了一个1米开外的60 w灯泡，而在电源和灯泡之间没有使 用任何电线，此次系统中无线电力的传输效率达到了 75%。在2009年Windows 7的发布会上，8!软CEO鲍尔默

11、更是带来了最新的无线視飆输岀和无找哄电技术。目前广泛应用的主要有以下4中无线険电方式：电魏耦合、光电耦合、电磁共振、攒波方式。单元电路披廿与廿1、总体设it无线佻电系貌由电源电路、高颐振蒲电路、高频助率赦大电路、发 射、接收线圈和高頫整流滤波电路5部分组成，系貌框架如下图(1 )所示，最 后给可充电电池充电。、无线电路传输的原理上看，电能、感能I着电场与磁场 的周期变化以电磁渋的形式向空间传播，要产生电磁波首先要有电腕振蒲，电脱波的颐率越高其向空间辐射能力的強度就極大，电磁振蒲的颐率至少要高于10 0KHZ,才有足够的电毬辐射。充电2高頻振葫电路fiitffl CMOS电路穴反相器CD4069

12、的晶体振荫电路CD4069 构成的两种晶It振蒲电路#0图（2）所示（图2）3功率故大器的设廿电路如图（3）所示场效应管惱于电压控制元件，是一种类 做于电子管的三极管，与双股世晶体管相比，场效应晶体管具有输人H1杭高，输 人助耗小，温度稳定性好，信号赦大稳定11好，信号失真小，喋声低等特点，而 目其故大特牲也比电子三板管好，图（3） M率场效应管电路中三个电址R1、 R2、R3并联接到场效应管的柵股G,前级的高颐振蒲电路也接到G；原级S直 接接地；漏极D接LC振葫电路，其谐振顺率和前级的高颐振葫脚率相同。发射和接收线團都釆用直径0. 5ram左右的漆色线绕12匝，线圈直径约为 80ro发射模块

13、的作用是將直流能量高效率地专换为射頫功率信号，以便接收电 路能嚴充分利用能量接收模块是在接收到前级的能量后对其ijitaa的模块。为 了满足实际应用的需求，需要将接收到的射頫信号进行整流、滤波、降压以及隐 压处理，处理之后的直流电压方可供其他负裁使用。该模ttiiets整流电胳以 员降压电路5、无线哄电电胳的选择方案CD4069的晶It振蒲电路和功率场效应管组成的无线充电电路。电路如图（6）所示。X按廿总结垓实騎能場点亮发光二极管目能给充电电泡充电，星本达到实畀要求但发射线圈与按 收找圈之间的感应阪离不太长，因此具有改进余地。例如可以在发射电路屮再接一f功率笊 大电路使发射线圈的功率变大。本设

14、it这到了预期的目标，实现了各相关功能。由于时同、水平和经騎有限, 本设it中磁场相关的内容没有做严恪的廿算，只能通il实騎的方法来测试最佳参 数。希望以后能够有时同弥补相关知识。实现了距离20mm传翰效率高于80%的要求。(2) 实现了有效充电距离大于50mm的要求。(3) 实现了颐率攒调步进值小于500Hzo(4) 实观电压、电流的实时果样以员上传PC机的功能。参考文献范洪檄特斯拉的“异端”世界-无线充电构想J电BI迷, 1994-2011: 88-892宋显编，韩如成，来晓JL无线电能传输的发展历史与应用 现状N山西财经大学学报，2010-04(13,1)： 104-1053 DriesvanWageninoen,ToineStaring.TheQiwirelesspowerstandar dR.America.EPE-PEMC.20104 王欢基于无茜PCB变压器的无线充电系统的研究N20105倪光正，崔期，邸捷，工程电確场原理2002, 3, 78-11067 程甬敏，崔玉龙磁駅合谐振式无线电能传输技术研究进展2012.121-58erTr